内质网凝集素Malectin与肝癌发生发展的关系及分子机制研究

Unfolded protein response (UPR) is important for cancer cells to alleviate ER stress and escape from apoptosis, so, the three major UPR pathways mediated by IRE1, PERK and ATF6 have become attractive targets for development of anti-cancer drugs. ER-resident lectins are a group of sugar-binding proteins regulated by UPR, which play central roles in the folding, transportation and degradation of glycoproteins, however, the relationship of them to the genesis and development of cancers is still not clear. Malectin (Mal) is newly discovered ER-resident lectin. In our previous studies, we have for the first time elucidated the dual roles of Mal in both degradation of misfolded glycoproteins and transportation of glycoproteins. Recently, we observed an abnormally increased expression of Mal in hepatocarcinoma cells and tissues. Based on these observations, we hypothesized that Mal may have a function in the genesis and development of hepatocarcinoma. In this project, we will use various techniques including heterologous expression and siRNA to reveal the relationship of Mal to hepatocarcinoma and the underlying mechanism, which will be further verified in the animal model. This study will not only provide new targets for development of anti-liver cancer drugs, but also set a basis for uncovering the roles of ER-resident lectins in cancer genesis and development.

未折叠蛋白反应（UPR）在癌细胞缓解内质网压力，逃避凋亡中发挥着重要作用，因此，IRE1、PERK及ATF6介导的三条UPR通路及其调控的多个分子伴侣已成为抗癌新药研发的热门靶点。内质网（ER）凝集素作为UPR调控的一类能与特定糖链专一性结合的蛋白质，在糖蛋白的折叠、转运及降解中发挥着关键作用，但它们是否与癌症的发生发展相关尚不明确。Malectin（Mal）是近年新发现的一种ER凝集素，在前期研究中，我们首次发现了Mal在错误折叠蛋白降解和糖蛋白转运中的双重作用；最近又发现其在肝癌细胞及肝癌组织中的表达异常升高，基于此，我们推测其有可能与肝癌的发生发展相关。本项目拟采用异源表达、siRNA沉默等多种技术手段，揭示Mal与肝癌发生发展的关系及其作用机制，并在动物水平进行验证。本研究不仅将为抗肝癌药物的开发提供新的靶点，还将为全面揭示ER凝集素在癌症发生发展中的作用奠定基础。

内质网凝集素（ER lectins）是一类分布在内质网中的能够与特定糖链结构专一性结合的蛋白质，它们在糖蛋白的折叠、转运和降解中发挥着重要作用。内质网中错误或未折叠蛋白大量堆积会造成内质网压力，当内质网压力持续时间过长超过细胞自身的缓解能力时就会引发细胞凋亡。肿瘤细胞由于生长过快、营养缺乏，经常伴随内质网压力。肿瘤细胞是如何缓解内质网压力逃避凋亡的呢？根据内质网凝集素的生物学功能，我们推测其在肿瘤细胞缓解内质网压力、逃避凋亡中可能也扮演了很重要的角色。在本研究中我们探讨了一个重要的内质网凝集素Malectin（Mal）与肝癌发生发展的关系。.我们首先通过组织芯片采用免疫组化的方法分析了Mal在肝癌组织和正常组织中的表达量，结果发现Mal在肝癌组织中的表达量显著高于在正常组织中的表达量。在细胞水平上通过检测Mal蛋白水平和mRNA水平我们也得到了同样的结论。.为了探究Mal高表达对于肝癌发生发展的作用，我们采用CRISPR/Cas9基因打靶技术，对肝癌细胞HepG2及QGY-7703的Mal基因进行敲除，成功构建了Mal敲除的稳定细胞株。.利用所构建的Mal敲除细胞株，我们探索了Mal对肝癌细胞增殖、迁移、克隆形成等恶性行为的影响。研究结果发现敲除Mal不影响肝癌细胞的增殖以及克隆形成率，但能明显降低肝癌细胞形成克隆的大小，并且可以显著抑制肝癌细胞的迁移。进一步我们利用裸鼠皮下移植瘤实验在动物水平也进行了验证，结果显示Mal敲除的肝癌细胞在裸鼠体内形成肿瘤的大小及重量显著低于对照组细胞形成的肿瘤。.我们通过转录组测序发现并验证了敲除Mal降低了TGFB2、HIF1A、CSF2RA的表达，初步阐明了Mal在肝癌中发挥功能的分子机制。.本项目利用组织芯片、基因敲除、WB、qRCR等多种技术手段，系统的阐明了Mal与肝癌的关系，并对起作用机制进行了初步探讨，结果暗示Mal有可能成为一个有价值治疗肝癌的潜在靶标。本项目为内质网凝集素的研究提供了新的思路，完成了项目制定的目标。